忆阻器模型和忆阻混沌电路的研究与仿真

摘要

本课题主要研究的是忆阻器新模型的建立和应用。忆阻器是美籍华裔科学家和研究者蔡少棠于1971年首先提出的，蔡少棠教授对忆阻器的定义是：一种由电荷量和磁通量共同决定的二端非线性的电路元件。但由于当时半导体技术发展不成熟，蔡少棠教授对忆阻器的提出并没有引起人们的广泛关注，直到2008年开始，忆阻器的研究才有了飞速发展，惠普公司的实验室在这一年用纳米材料制造出了世界首个物理忆阻器件。
　　忆阻器具有非线性的特征，可以使一些忆阻电路产生混沌行为。忆阻混沌电路与普通混沌电路一样对电路参数极其敏感，同时对初始值也极度依赖。忆阻器具有记性功能和纳米尺度特性，因此它在人工神经网络、模拟电路等领域具有潜在应用。
　　目前应用较多的忆阻器模型包括惠普模型、Joglekar、Biolek、Prodomakis等窗口函数模型和Pickett模型，本文通过研究这几种忆阻器模型的基本特征和它们所存在的不足，设计出了一个阈值忆阻模型，并仿真分析改进后忆阻器的电压电流曲线和时域波形图等有关忆阻器特性的图形，仿真结果符合忆阻器特性。在改进的忆阻器模型的基础上，建立一个三阶忆阻器混沌电路，并且对此混沌电路进行动力学分析。为了进一步验证模型的合理性，根据数学模型搭建了仿真电路，其结果与数值仿真基本一致。
　　在应用方面，进行忆阻混沌电路系统的保密通信初步的研究。通过数值仿真分析得出，该设计可以对信号进行加密处理，加密之后的信号呈现出杂乱无章、伪随机的特点。实验结果表明，解密之后的信号与信源信号相差无几，利用忆阻混沌电路进行语音加密的方法在理论上可行。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的结构和研究内容

第二章 忆阻器的基本特性

2.1 忆阻器的定义

2.2 忆阻器的电路特性

2.3 忆阻器的典型应用

2.4本章小结

第三章 忆阻器模型比较和研究

3.1 忆阻器模型研究状况

3.2 忆阻器的理论模型

3.3 忆阻器的惠普模型

3.4 忆阻器的函数模型

3.5 改进忆阻器模型的构建和数值仿真

3.6 改进忆阻器模型的拓展

3.7 本章小结

第四章 混沌电路理论及其应用

4.1 混沌电路的基本特点

4.2 混沌电路的实现方法

4.3 混沌电路模型和仿真

4.4 基于改进忆阻器模型的混沌电路研究

4.5忆阻混沌电路的电路仿真

4.6 本章小结

第五章 改进忆阻混沌发生器的应用

5.1 混沌保密通信方案设计

5.2 混沌保密通信系统的同步分析

5.3 实验仿真结果

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录